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長家 康展; 奥村 啓介; 森 貴正; 中川 正幸
JAERI 1348, 388 Pages, 2005/06
高速かつ高精度な中性子・光子輸送モンテカルロ計算を実現するため、2つのベクトルモンテカルロコードMVPとGMVPが日本原子力研究所において開発されている。MVPは連続エネルギー法、GMVPは多群法に基づいている。これらのコードはベクトル計算機上において、既存のスカラーコードに比べて10倍以上の高速化を実現している。両コードは正確な物理モデル,詳細な幾何形状表現法,分散低減法等、実用コードとして十分な機能を有している。これらコードの第1版は1994年に公開され、これまで広範囲にわたって改良及び新機能の追加がなされてきた。主な改良点と新機能は(1)ENDF-6形式のファイル6を用いて表現された散乱モデルへの対応,(2)時間依存タリー,(3)ポイントワイズ応答関数を用いた反応率計算,(4)柔軟な線源の指定,(5)任意温度における連続エネルギー計算,(6)固有値問題における分散のバイアス評価,(7)点検出器及び面検出器評価法,(8)確率論的幾何形状モデル,(9)炉雑音解析機能等である。本報告書では2つのコードで用いられている物理モデル,幾何形状表現法,新たな機能及びそれらの使用法が記載されている。
横川 三津夫; 斎藤 実*; 萩原 孝*; 磯部 洋子*; 神宮寺 聡*
日本計算工学会論文集, 4, p.31 - 36, 2002/00
地球シミュレータは、640台の計算ノードをクロスバスイッチで結合した分散主記憶型並列計算機である。計算オードは8つのベクトルプロセッサからなる共有メモリシステムである。ピーク性能は40Tflops,主記憶容量は10TBである。地球シミュレータ上のプログラムの実効性能を推定するための性能予測システムGS
を開発した。GSのベクトル性能の予測精度を確認するために、3グループのカーネルループに対し、GSによる予測値とSX-4の測定値を比較した結果、実行時間の絶対誤差で0.89%,1.42%,6.81%が得られた。地球シミュレータの実効性能を予測した結果、 それぞれのグループで平均5.94Gflops,3.76Gflops,2.17Gflopsが得られた。
樋口 健二; 長谷川 幸弘*; 平山 俊雄
JAERI-Review 2000-019, 70 Pages, 2000/12
JAERI-Review-2000-019.pdf:1.89MB
計算科学技術推進センターでは、並列処理にかかわる基盤技術開発の一環として、平成11年度に次世代計算機の概念検討に着手した。ここで行った代表的な量子計算コードを対象とした挙動解析結果について述べる。また、解析結果、に対する考察、キャッシュミス緩和のための方策の検討結果についても触れる。さらに、概念検討を定量的に進めるために開発中の性能予測シミュレータについても述べる。
古野 朗子; 山澤 弘実; Lee, S.; 辻田 祐一; 武宮 博*; 茅野 政道
Proceedings of 4th International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications (SNA 2000) (CD-ROM), 7 Pages, 2000/09
アジア領域での原子力発電所の増加に伴い、万一の事故時における周辺への影響評価の重要性が増大している。この要請に応えるため、緊急時環境線量情報予測システムWSPEEDIを開発した。現在WSPEEDIには2つのバージョンがある。実用化されている旧バージョンでは、乱流量や降水量などの予測ができないため、大気拡散計算の際に重要な大気境界層や降雨除去プロセスを極めて単純なパラメーターで置き換えている。これは温暖湿潤なアジア領域での計算を行う際には特に不利な条件となる。この問題を解決するたる、大気力学モデルと汚染モデルから成る第二のバージョンを作成した。大気力学モデルは風速、乱流量、降水を含む10の気象要素を細かい分解能で予測する。この組み合わせにより最初のバージョンの単純なパラメタリゼーションを排除することができ、より現実的な予測が可能になる。新しいバージョンは膨大な計算機資源を必要とするため、各モデルをベクトル化した。さらに現在並列化を施している。また限られた計算機資源を有効活用するため、異機種並列計算機間通信ライブラリStampiを導入した。講演では、新しいモデルの導入及び計算手法導入によってもたらされた利点について述べる。
石附 茂*; 小笠原 忍*; 川井 渉*; 根本 俊行*; 久米 悦雄; 足立 将晶*; 川崎 信夫*; 箭竹 陽一*
JAERI-Data/Code 2000-018, p.217 - 0, 2000/03
JAERI-Data-Code-2000-018.pdf:6.35MB
本研究書は、平成10年度に情報システム管理課で行った原子力コードの高速化作業のうち、VPP500(一部AP3000含む)におけるベクトル化/並列化作業部分について記述したものである。原子力コードの高速化作業は、平成10年度に12件行われた。これら作業内容は今後同種の作業を行ううえでの参考となるうるよう、作業を大別して「ベクトル/並列化編」、「スカラ並列化編」及び「移植編」の3分冊にまとめた。本報告書の「ベクトル/並列化編」では、汎用トカマク回路シミュレーションプログラムGTCSPを対対象に実施したベクトル化作業について、イオン性融体分子動力学計算コードmsp2、渦電流解析コードEDDCAL、受動的冷却システム解析コードTHANPACT2、及びMHD平衡コードSELENEJを対象に実施したベクトル並列化作業について記述している。
渡辺 秀雄*; 川井 渉*; 根本 俊行*; 川崎 信夫*; 田辺 豪信*; 鈴木 信太郎*; 原田 裕夫; 庄司 誠; 久米 悦雄; 藤井 実
JAERI-Data/Code 97-052, 160 Pages, 1997/12
JAERI-Data-Code-97-052.pdf:4.17MB
本報告書は、平成8年度に計算科学技術推進センター情報システム管理課で行った原子力コードのVPP500における高速化及び移植作業のうち、並列化作業部分について記述したものである。原子力コードのVPP500における高速化及び移植作業は、平成8年度に11件行われた。これらの作業内容は、同種の作業を行うユーザに有益な情報を提供することを意図して、「並列化編」、「ベクトル化編」、「移植編」の3冊にまとめられている。本報告書の「並列編」では、2次元相対論的電磁粒子コードEM2D、円筒座標系直接数値シミュレーションコードCYLDNS、ダイヤモンド型結晶を扱う分子動力学コードDGRに対して行ったベクトル並列化作業について記述されている。
樋口 健二; 大谷 孝之; 長谷川 幸弘*
JAERI-Research 97-062, 103 Pages, 1997/09
JAERI-Research-97-062.pdf:2.35MB
従来の光線追跡法による画像生成においては、視点を始点としてスクリーンを構成する各画素を通過する半直線すなわち視点を追跡することで各画素に対する輝度値を計算する。しかし、その場合、(1)光源の幾何形状表現が困難(2)散乱反射の計算に大まかな近似を用いざるを得ない、といった理由から生成される画像の現実感が大きく失われる。そこで、筆者らは、原子力分野で広く用いられているモンテカルロ法により、視線ではなく光線を追跡する順方向光線追跡プログラムを開発した。この手法により、上記問題点を解消するとともに、粒子輸送モンテカルロ・コードの分散低減法を適用し、さらに拘束モンテカルロ装置を利用することで計算時間を大幅に短縮した。
樋口 健二; 浅井 清; 長谷川 幸弘*
Nuclear Science and Engineering, 127(1), p.78 - 88, 1997/09
被引用回数：1 パーセンタイル：14.48(Nuclear Science & Technology)実用のモンテカルロコードのベクトル処理では、間接番地アクセス、複雑な条件分岐文、短いベクトル長、キャツシュミス及びロバスト性・汎用性を保持するための処理のために高い速度向上率を得ることは困難である。筆者らは、過去の研究において、上記5つの問題点のうち、第1、第2及び第3の問題点については、モンテカルロコード専用のハードウェアにより解消できることを示した。本稿では、MORSEコードのベクトル処理結果に基づき、第4及び第5の問題が詳細に議論される。ここでは、キャッシュミスヒット率が粒子輸送問題のベクトル処理において同時追跡される粒子数に強く依存することを示す。第5の問題点については、入力問題に無関係な処理を除くことにより、即ち、入力問題に合わせたコード生成により、速度向上率が大きく改善されることを示す。
大田 敏郎*; 折居 茂夫*
JAERI-Data/Code 97-007, 22 Pages, 1997/03
JAERI-Data-Code-97-007.pdf:0.79MB
粒子コードを共有メモリ型並列計算機T90の並列化コンパイラを用いて並列化した。その結果、自動並列化では十分な性能向上が得られなかったが、並列化のために用意されたディレクティブを挿入すること、およびある一つの有効なベクトル並列化手法を使用することによって十分な性能向上を得ることができ、4CPU使用時にオリジナルコード比で約3.2倍の加速率が得られた。性能向上作業の過程とその効果について共有メモリ型ベクトル並列計算機の特徴と共に述べる。
根本 俊行*; 渡辺 秀雄*; 藤田 豊蔵*; 川井 渉*; 原田 裕夫; 五來 一夫; 山崎 和彦; 庄司 誠; 藤井 実
JAERI-Data/Code 96-022, 362 Pages, 1996/07
JAERI-Data-Code-96-022.pdf:8.17MB
計算科学技術推進センター情報システム管理課では平成7年度にVPP500計算機上でユーザから依頼された8本の原子力コードのベクトル化、並列化及び2本原子力コードの移植作業を行った。即ち、汎用中性子・光子輸送計算コードMVP・GMVP、相対論的QMDコードQMDRELPの2本の並列化、拡張QMDコードEQMD、断熱基底計算コードHSABCの2本のベクトル並列化、バルーニング乱流シミュレーションコードCURBAL、3次元非定常圧縮性流体解析コードSTREAM V3.1、プラズマ運転解析コードTOSCA、渦電流解析コードEDDYCALの4本のベクトル化、軽水炉安全性解析コードRELAP5/MOD2/C36-05、同コードRELAP5/MOD3の2本の移植を行った。本報告書では、これらの作業内容を記述する。
樋口 健二; 川崎 琢治*
JAERI-Data/Code 96-019, 73 Pages, 1996/06
JAERI-Data-Code-96-019.pdf:2.22MB
光子・中性子輸送問題を解くモンテカルロ・コードは各粒子に対する計算の独立性を利用したベクトル処理あるいは並列処理が可能である。本報告では既存の汎用粒子輸送モンテカルロ・コードの並列計算への適応性について述べる。並列計算機については、ベクトル型並列計算機とスカラ並列計算機を対象とした。即ち、粒子輸送モンテカルロ・コードMCNPを対象に、(1)4台のベクトル・プロセッサを持つモンテカルロ装置Monte-4上でベクトル並列処理、(2)256台のスカラ・プロセッサを持つParagon XP/S上で並列処理を行った。これら2種類の並列処理に関する手法及び結果について述べるとともに、粒子輸送モンテカルロ・コードの並列計算への適応性について述べる。
鈴木 惣一朗*; 横川 三津夫; 蕪木 英雄
計算工学講演会論文集, 1(1), p.101 - 104, 1996/05
Lattice Boltzmann法を用いた2次元流体シミュレーションコードをベクトル並列計算機富士通VPP500およびスカラ並列計算機Intel Paragon XP/S上で開発した。ベクトル並列で95.1%(1152
1152グリッド、16プロセッサ)、スカラ並列で88.6%(800800グリッド、100プロセッサ)の高並列化効率が得られた。ベクトル並列計算で、プロセッサあたりの計算領域をメモリの上限にとりプロセッサ数に比例して全計算領域を増加させた場合、プロセッサ数を数百台に増加しても計算時間は数パーセントしか増加しないことがパフォーマンスモデルを用いた予測から分かった。
市原 潔*; 横川 三津夫; 蕪木 英雄
計算工学講演会論文集, 1(1), p.377 - 380, 1996/05
3次元非圧縮性流体コードに現われる圧力ポアソン方程式の並列化の例を示す。解法として赤黒SOR法、PCG法をとりあげ、ベクトル並列計算機VPP500において、スケーラビリティの評価を行った。赤黒SOR法については、スカラ並列計算機Paragonにおいても並列化を行い、VPP500におけるスピードアップ率と比較した。Paragonの場合は、スケーラビリティを阻害する要因が通信時間の増大のみであるのに対し、VPP500の場合は、それに加えてベクトル化率の低減化が関与することが定量的に示された。また、PCG法の場合は、DOループに含まれる演算のベクトル長が短いために、DOループ分割によるスケーラビリティの阻害がより顕著に現われることが判明した。
佐藤 滋*; 横川 三津夫; 渡辺 正; 蕪木 英雄
計算工学講演会論文集, 1(1), p.97 - 100, 1996/05
並列ベクトル計算機富士通VPP500上で3次元ナビエ・ストークス方程式をスペクトル法を用いて解くプログラムを開発し、等方性一様乱流の計算を行った。計算の際にはエイリアシングエラーを除くために3/2則を適用し、フーリエモード数256
までの計算を行い、実行時間、スケーラビリティ、並列化効率の評価を行った。計算に使用したプロセッサは16個までで、それぞれ約200ガバイトの主記憶を持っている。計算の結果、フーリエモード数が小さい時には良いパフォーマンスとスケーラビリティが得られた。
浅井 清
計算工学論文集, 1, p.761 - 763, 1996/05
原研計算科学技術推進センターにおいて開発中の並列処理基盤技術に係るソフトウェアの項目を挙げ、併せてセンターの設備、組織、期待される役割について述べた。
佐藤 滋*; 横川 三津夫; 渡辺 正; 蕪木 英雄
JAERI-Data/Code 96-014, 22 Pages, 1996/03
JAERI-Data-Code-96-014.pdf:0.76MB
ナビエ・ストークス方程式の直接数値シミュレーションの解析の1つとして高レイノルズ数での乱流現象のシミュレーションがあり、この解析には多くの計算時間と大容量の記憶領域が必要とされる。本論文では3次元等方性乱流のシミュレーションを行うために、分散メモリ型並列ベクトル計算機VPP500上でスペクトル法によるプログラムを作成し、実行時間や並列化効率、ロードバランス、スケーラビリティ等の性能の評価を行った結果について述べる。計算にはプロセッサを16個まで使用し、フーリエモード数256までの解析を行った。
鈴木 惣一朗*; 蕪木 英雄; 横川 三津夫
JAERI-Data/Code 96-013, 25 Pages, 1996/03
JAERI-Data-Code-96-013.pdf:1.04MB
Lattice-Boltzmann法を用いた2次元流体シミュレーションコードをベクトル並列計算機(富士通VPP500)、およびスカラ並列計算機(Intel Paragon XP/S)上で開発した。ベクトル並列で95.1%(1152
グリッド、16プロセッサ)、スカラ並列で88.6%(800グリッド、100プロセッサ)の高い並列化効率が得られた。同数プロセッサの計算速度はベクトル並列がスカラ並列の100倍あり、パフォーマンスモデルを用いた予測では、この値が100プロセッサまで保たれる。ベクトル並列計算では、プロセッサあたりの計算領域をメモリの上限にとりプロセッサ数に比例して全計算領域を増加させた場合、プロセッサ数を100台に増加しても計算時間は数パーセントしか増えないことが分かった。
今村 俊幸
並列処理シンポジウム (JSPP 96)論文集, 0, p.17 - 24, 1996/00
科学技術計算において並列処理は必須となってきている。ADETRAN4はADI法のような交互方向操作に基づく並列スキームADEPSを表現するために開発された言語であるが、その本質としてベクトル処理が暗に含まれる点がある。本研究では並列言語ADETRAN4をベクトル並列計算機VPP500上にインプリメントし、さらに応用として行列計算分野におけるADETRAN4のプログラミングおよび計算実効性能などをLU分解、ハウスホルダー変換などの数値実験などを行い評価を試みた。これらの実験からADETRAN4を用いることで比較的簡単なプログラミングで効果的にパフォーマンスをあげることが可能となった。
長谷川 幸弘*; 樋口 健二
JAERI-Tech 95-051, 59 Pages, 1995/11
多群粒子輸送モンテカルロ・コードMORSEを高速モンテカルロ装置上で高速処理し、3つの入力データを用いて、8~10倍の速度向上率を得た。その手法及び結果について述べる。高速モンテカルロ装置Monte-4は、従来のベクトル計算機において困難であった粒子輸送モンテカルロ・コードの高速処理を実現するために開発された専用計算機である。Monte-4は、モンテカルロ・パイプラインと呼ばれる特殊ハードウェアを搭載した4台のベクトル演算装置を持つ。MORSEコードのベクトル化手法、並列化手法、高速モンテカルロ装置上における性能向上のためのチューニング手法及び性能評価結果について述べる。
樋口 健二; 浅井 清; 秋元 正幸
Journal of Nuclear Science and Technology, 32(10), p.953 - 964, 1995/10
被引用回数：1 パーセンタイル：17.53(Nuclear Science & Technology)粒子輸送モンテカルロ・コードの高速処理を実現するため、モンテカルロ装置Monte-4を開発した。複雑な3次元空間における粒子の追跡計算は、スカラ命令や通常とは異なるベクトル命令を必要とするため、従来のスーパコンピュータ上での高速処理が困難であった。Monte-4は、モンテカルロ・パイプラインと呼ばれる特殊なハードウェアによってこれらの処理を高速化している。また、従来のベクトル計算機上で生じていた、データ転送能力と数値演算能力間の不均衡を解消するため、強化されたロード/ストアパイプラインを装備している。さらに、Monte-4は、4台のプロセッサによる並列処理によって高速化を実現している。汎用モンテカルロ・コードを用いた性能評価において、オリジナル・コードのスカラ処理に対し約10倍の速度向上率を達成した。
